王永梅

（中鋁廣西分公司裝備部，廣西 平果 531400）

氧化鋁生產(chǎn)溶出料漿管道的防磨損措施

王永梅

（中鋁廣西分公司裝備部，廣西 平果 531400）

料漿管道的磨損泄漏是拜耳法氧化鋁生產(chǎn)溶出系統(tǒng)常見(jiàn)的現(xiàn)象，2012年之前某溶出機(jī)組每年因料漿管道泄漏導(dǎo)致機(jī)組停車(chē)的時(shí)間超過(guò)80h，每年造成的停車(chē)損失達(dá)110萬(wàn)元以上。為此總結(jié)多年生產(chǎn)實(shí)踐，摸索出了磨損規(guī)律，提出了定期檢查、緩解或防止磨損的辦法，此法簡(jiǎn)單實(shí)用，效果明顯。

溶出生產(chǎn)；管道磨損；對(duì)策

溶出工序是拜耳法氧化鋁生產(chǎn)的核心工序，溶出機(jī)組的處理能力決定氧化鋁工廠的產(chǎn)量及消耗。某廠有5條溶出機(jī)組生產(chǎn)線，處理一水硬鋁石鋁土礦，鋁土礦存在含鐵量高（Fe2O325%）、硬度高（莫氏硬度達(dá)8）的特點(diǎn)，因此溶出機(jī)組管道比其他鋁廠磨損更嚴(yán)重。從2008年到2012年溶出機(jī)組每年因管道磨損泄漏而引起的時(shí)間損失見(jiàn)表1。

表1

管道泄漏導(dǎo)致高溫鋁酸鈉溶液的噴出，其溫度可達(dá)260℃，不但影響產(chǎn)量、檢修費(fèi)用，而且關(guān)系到生產(chǎn)安全。為此根據(jù)管道泄漏規(guī)律提出了磨損部位的定期檢查、緩解或防止磨損的辦法，收到良好效果。

一、管道泄漏的機(jī)理

沖擊磨損是溶出管道磨損的主要形式，料漿中的顆粒以高動(dòng)能沖擊金屬表面，產(chǎn)生的應(yīng)力大于金屬材料的屈服強(qiáng)度，交變的應(yīng)力導(dǎo)致金屬表面磨損破壞，此磨損主要發(fā)生在彎頭、閥門(mén)后管道、接管等位置。當(dāng)磨損量達(dá)到一定程度時(shí)，管道開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)微裂紋及滲堿，如不及時(shí)處理料漿將噴出。

二、管道磨損形態(tài)及部位

料漿管道可分為5段：高壓隔膜泵到單套管加熱器、單套管加熱器管道、單套管加熱器管道到壓煮器管道、壓煮器間連接管道和閃蒸過(guò)料管。各個(gè)部位的磨損形態(tài)如下。

（1）第一段管道磨損形態(tài)以彎頭焊縫局部磨損為主，主要形式為焊縫后管道出現(xiàn)單個(gè)或多個(gè)凹坑，凹坑一般長(zhǎng)約30mm。因此段管道未加熱，溶液的溫度低，黏度和密度相當(dāng)大，溶液中懸浮顆粒的非均勻性表現(xiàn)不突出，因此磨損速度慢，每1000h磨損0.25～0.35mm。

（2）第二段管道磨損以第四級(jí)第五級(jí)的180°彎頭的拐彎處底部磨損為主，磨損形態(tài)呈魚(yú)鱗狀。原因?yàn)榇硕喂艿澜?jīng)過(guò)第一、二、三級(jí)單套管的加熱，溫度上升，但又未達(dá)到鋁酸鈉溶液的反應(yīng)溫度。生產(chǎn)實(shí)踐表明，鋁酸鈉溶液在溫度170℃以下幾乎不發(fā)生反應(yīng)。溫度上升后，溶液黏度和密度下降，溶液中的顆粒、雜質(zhì)等在重力的作用下下沉導(dǎo)致非均勻性分布。因此磨損主要發(fā)生在180°彎頭的拐彎處底部，每1000h磨損量為0.55～0.75mm。

（3）第三段管道到壓煮器管道，此段管道為鋁酸鈉溶液結(jié)疤析出階段，結(jié)疤從管道內(nèi)壁均勻生長(zhǎng)，速率約為每1000h結(jié)疤1.5mm，結(jié)疤對(duì)管道表面磨損起到一定的保護(hù)作用，但結(jié)疤導(dǎo)致管道內(nèi)徑減小，料漿流速加快，因此此段磨損主要發(fā)生在彎頭以及閥門(mén)后管道，料漿渦流的形成導(dǎo)致磨損形式為單個(gè)或多個(gè)凹坑，磨損速度很快，每1000h磨損量為1.5mm。

（4）第四段管道磨損主要發(fā)生在壓煮器加熱管束進(jìn)料管下方部位，進(jìn)料管中的料漿固體顆粒直接沖刷管束頂部進(jìn)汽橫管，或間接飛濺沖刷熱管束表面，長(zhǎng)時(shí)間的沖刷使加熱管束產(chǎn)生磨薄和直接磨漏。壓煮器之間的管道磨損以停留段壓煮器的彎頭磨損最為嚴(yán)重，因此段管道溫度為整個(gè)機(jī)組最高，料漿易閃蒸導(dǎo)致固液汽三相流磨損。

（5）第五段管道磨損以彎管的流線外側(cè)磨損為主，如發(fā)生閃蒸器液位失控或出料管泄漏等情況，磨損加劇，可達(dá)每天磨損0.8～1.0mm，主要原因?yàn)榱蠞{在管道內(nèi)部出現(xiàn)閃蒸，出現(xiàn)了固液汽三相流，三相流的出現(xiàn)一方面大大加速了管內(nèi)的流速,使赤泥中以一水硬鋁石為主的硬顆粒高速填充因料漿閃蒸而產(chǎn)生的空穴,對(duì)管壁產(chǎn)生以沖擊磨損為主的磨損，導(dǎo)致過(guò)料管彎管過(guò)快磨損。

三、防止管道磨損的措施

（1）大力推廣耐磨管道的使用。最先于2008年在閃蒸過(guò)料管試用內(nèi)襯耐磨材料的管道并推廣，耐磨材料有效緩解了閃蒸過(guò)料管的磨損，有效使用壽命可達(dá)6年以上。但因結(jié)構(gòu)以及制造工藝原因，耐磨管道只能使用在曲率半徑大的管道彎頭上。

（2）建立彎頭及管道臺(tái)賬，嚴(yán)格按照周期檢查。多年的實(shí)踐表明，彎頭打開(kāi)檢查是觀測(cè)磨損最直接最有效的方式，對(duì)此建立一套完整的彎頭以及管道檢查機(jī)制，各個(gè)部位的彎頭及管道的檢查周期以多年的觀察結(jié)果來(lái)確定，既保證彎頭及管道在檢查周期內(nèi)無(wú)泄漏，又避免了過(guò)度檢修。

（3）料漿管道彎頭標(biāo)準(zhǔn)化。每個(gè)溶出機(jī)組料漿管道約有95個(gè)90°彎頭，從2006年開(kāi)始，將高壓溶出機(jī)組所有的90°彎頭的安裝尺寸統(tǒng)一，可互換，便于維修。

（4）推廣焊縫包瓦，將管道彎頭后焊縫進(jìn)行包瓦，既增加了強(qiáng)度，又有效避免管道磨損，同時(shí)在瓦塊上增加泄漏指示孔，管道磨損泄漏后將泄漏指示孔焊死即可。得知內(nèi)管泄漏后可在下次停車(chē)時(shí)對(duì)管道進(jìn)行更換。

（5）對(duì)沖刷磨損部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。實(shí)踐表明，以料擋料是解決沖刷磨損最好的方式。對(duì)此將壓煮器的進(jìn)料彎改變進(jìn)入壓煮器中心部位，直接沖入料漿中，解決了壓煮器進(jìn)料管下方管束磨損問(wèn)題。

（6）嚴(yán)格控制管道檢修施工質(zhì)量，所有焊縫要求氬弧焊打底，焊縫內(nèi)表面要求打磨平滑，不同厚度的管道對(duì)接時(shí)要求平滑過(guò)渡,杜絕在料漿管上焊插入式支管等，以避免渦流而導(dǎo)致局部磨損。

通過(guò)以上措施，溶出機(jī)組管道泄漏大大減少，2013年下半年基本無(wú)管道泄漏發(fā)生，2013年全年溶出機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)97.34%，達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。

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